專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲治療系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲治療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲治療系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
超聲治療技術(shù)是一種利用超聲作用于生物體病變組織的無(wú)創(chuàng)治療技術(shù)，目前已用于治療多種疾病。但是，這種技術(shù)存在技術(shù)要求高、學(xué)習(xí)難度大、使用不方便等問(wèn)題。以下，以高強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)為例進(jìn)行說(shuō)明。高強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)是近年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)一種無(wú)創(chuàng)治療腫瘤的技術(shù)，它利用聚焦超聲波，安全有效、無(wú)創(chuàng)地破壞腫瘤細(xì)胞，治愈病人。因?yàn)槭菬o(wú)創(chuàng)治療，所以除了治療本身是無(wú)創(chuàng)的，還要求治療的監(jiān)控也是無(wú)創(chuàng)的，也就是說(shuō)，醫(yī)生不能用肉眼直接看到體內(nèi)的腫瘤的情況，也不能直接看到治療后腫瘤被破壞的情況?，F(xiàn)在的超聲治療一般是通過(guò)超聲成像設(shè)備(一般是B超成像機(jī))所獲得的超聲圖像(一般是B超圖像)來(lái)作為治療時(shí)的監(jiān)控圖像，要求醫(yī)生能夠根據(jù)超聲圖像來(lái)對(duì)超聲治療過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，例如，根據(jù)超聲圖像的即刻灰度變化進(jìn)行療效判斷、根據(jù)超聲圖像判斷病人的治療區(qū)。因此，這種治療技術(shù)與傳統(tǒng)的開(kāi)刀手術(shù)有很大的不同，因此，醫(yī)生需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)適應(yīng)，而且，技術(shù)要求較高，學(xué)習(xí)難度也較大，因而，限制了這種技術(shù)的推廣和應(yīng)用。目前能熟練應(yīng)用的專(zhuān)家人才還很有限，需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)培養(yǎng)。即使是有經(jīng)驗(yàn)的人，也需要時(shí)?；仡欁鲞^(guò)的手術(shù)，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和分析問(wèn)題，從而提升自己的技術(shù)水平。此外，超聲成像設(shè)備的圖像質(zhì)量一般比較差，尤其是超聲成像設(shè)備被集成到治療設(shè)備中后，在治療過(guò)程中圖像質(zhì)量可能進(jìn)一步降低，這是因?yàn)樵诔曋委熯^(guò)程中，為保護(hù)B超探頭和防止B超探頭對(duì)超聲的阻檔，治療時(shí)B超探頭都是遠(yuǎn)離病人皮膚的，這會(huì)造成B超探頭表面與人體皮膚之間有一段反射距離，這段反射距離將會(huì)導(dǎo)致超聲監(jiān)控圖像出現(xiàn)重影等偽像。這種情況下的超聲圖像將會(huì)影響醫(yī)生對(duì)治療區(qū)和療效的判斷。此外，有時(shí)采用傳統(tǒng)的攝像機(jī)來(lái)記錄手術(shù)全過(guò)程，以用于醫(yī)生之間的交流學(xué)習(xí)、回顧和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，但存在需要另外增加設(shè)備和人手的問(wèn)題，而且傳統(tǒng)的攝像機(jī)的攝像分辨率往往不高，這對(duì)以圖像作為監(jiān)控的無(wú)創(chuàng)治療來(lái)說(shuō)影響很大，稍差的圖像對(duì)判斷治療區(qū)和治療的有效性存在很大的影響。此外，通過(guò)傳統(tǒng)的攝像機(jī)拍攝的圖像不能方便地進(jìn)行數(shù)字化分析，而且需要人工維護(hù)拍攝的視頻文件和病人的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不但不方便，也可能出錯(cuò)。也就是說(shuō)，現(xiàn)有的超聲治療技術(shù)缺乏可提供量化分析的記錄與回放功能。在標(biāo)題為“ Use of contrast agents to increase the effectiveness of highintensity focused ultrasound therapy” 的美國(guó)專(zhuān)利 US7686763B2 中提出了一種利用超聲造影來(lái)提高超聲治療效果的方法，但是，該方法只是提供了即刻的療效分析，缺乏量化分析，并且所提到超聲造影的圖像只是用于顯示，并沒(méi)有在治療設(shè)備上加以記錄，因此不能作為治療有效的證據(jù)，也不能用于以后的學(xué)習(xí)分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
發(fā)明內(nèi)容
、
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超聲治療設(shè)備的控制系統(tǒng)及控制方法，以實(shí)現(xiàn)超聲治療過(guò)程的數(shù)字化分析、錄制和回放，從而降低超聲治療的技術(shù)要求，便于醫(yī)生進(jìn)行問(wèn)題分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種超聲治療系統(tǒng)的控制方法，所述超聲治療系統(tǒng)包括用于獲得超聲圖像的超聲探頭、超聲成像機(jī)和圖像采集卡、用于控制治療頭和各種子系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器、顯示器和圖形用戶(hù)接口，所述方法包括根據(jù)當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域的面積比值和/或體積比值以及當(dāng)前治療區(qū)與治療前治療區(qū)之間的灰度差值；判斷所述面積比值和/或體積比值以及灰度差值是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷當(dāng)前治療有效，否則判斷當(dāng)前治療無(wú)效。、優(yōu)選地，按照以下步驟根據(jù)超聲圖像計(jì)算治療區(qū)的面積在顯示器上分別顯示當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像，并由操作者在這兩幅圖像中的任何一副圖像中手動(dòng)勾畫(huà)治療區(qū)輪廓，然后，根據(jù)這兩幅圖像的坐標(biāo)差值自動(dòng)在另一幅圖像中勾畫(huà)出相應(yīng)的治療區(qū)輪廓，或者，利用圖像分割算法分別識(shí)別出當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓；然后按照以下公式(I)計(jì)算治療區(qū)的面積A = pSum*pS*pS (I)其中，A為治療區(qū)的面積，pSum為治療區(qū)輪廓內(nèi)的像素個(gè)數(shù)，PS為超聲圖像上每一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的空間尺寸大小，并且，按照以下公式(2)或(3)計(jì)算治療區(qū)的體積V = (A1+A2+.+An)*T (2)V = —(Al + An+ 4^ A2j +2^A2J+1)(3)
57=1y=i其中，V為治療區(qū)的體積，Ai為按照公式(I)計(jì)算的治療區(qū)以預(yù)定厚度劃分的各個(gè)層面的面積，其中，i = 1,2,3,... n，n為治療區(qū)以預(yù)定厚度劃分的層數(shù)，T為每個(gè)層面的厚度，或者，按照以下公式(4)計(jì)算治療區(qū)的體積V = 4/3*A* (ff+H) /2 = 2/3*A* (ff+H)(4)其中，V為治療區(qū)的體積，A為按照公式(I)計(jì)算的治療區(qū)的最大切面輪廓的面積，H和W分別為治療區(qū)輪廓的最大高度尺寸和最大寬度尺寸W = pSl*pS(5)H = pS2*pS(6)其中，pSl和pS2分別為治療區(qū)輪廓在水平方向和垂直方向上的最多像素個(gè)數(shù)，并且，將當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓內(nèi)的所有像素的灰度平均差值作為所述灰度差值。優(yōu)選地，所述方法還包括在整個(gè)或部分治療過(guò)程中以預(yù)定時(shí)間間隔循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直到錄制完成對(duì)圖像采集卡當(dāng)前采集的超聲圖像進(jìn)行壓縮，并將壓縮的超聲圖像、通過(guò)系統(tǒng)控制器獲得的治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及通過(guò)圖形用戶(hù)接口獲得的操作者的操作信息組合成一個(gè)信息幀保存到錄像文件中；和從錄制的錄像文件中讀出信息幀，并通過(guò)圖形用戶(hù)接口按照從信息幀中分離出的圖像信息、狀態(tài)信息和操作信息在顯示器上還原超聲圖像、治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)及操作者的操作。優(yōu)選地，所述方法還包括根據(jù)兩個(gè)不同時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像或者特定時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像與圖像采集模塊當(dāng)前采集的超聲圖像計(jì)算兩個(gè)不同時(shí)間的治療區(qū)的面積和/或體積；判斷所述面積和/或體積的變化是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷治療后的療效很好，否則判斷治療效果不好。優(yōu)選地，所述方法還包括利用錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行三維重建或者圖像融合。相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種超聲治療系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括圖像采集模塊，其用于獲取由圖像采集卡采集的超聲圖像；和即刻療效評(píng)價(jià)模塊，其用于根據(jù)當(dāng)前采 集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域的面積比值和/或體積比值以及當(dāng)前治療區(qū)與治療前治療區(qū)之間的灰度差值；判斷所述面積比值和/或體積比值以及灰度差值是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷當(dāng)前治療有效，否則判斷當(dāng)前治療無(wú)效。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括過(guò)程錄制模塊，其用于在整個(gè)或部分治療過(guò)程中以預(yù)定時(shí)間間隔循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直到錄制完成對(duì)圖像采集模塊當(dāng)前采集的超聲圖像進(jìn)行壓縮，并將壓縮的超聲圖像、通過(guò)系統(tǒng)控制器獲得的治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及通過(guò)圖形用戶(hù)接口獲得的操作者的操作信息組合成一個(gè)信息幀保存到錄像文件中；和過(guò)程回放模塊，其用于從過(guò)程錄制模塊錄制的錄像文件中讀出信息幀，并通過(guò)圖形用戶(hù)接口按照從信息幀中分離出的圖像信息、狀態(tài)信息和操作信息在顯示器上還原超聲圖像、治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)及操作者的操作。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括非即刻療效評(píng)價(jià)模塊，其用于根據(jù)兩個(gè)不同時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像或者特定時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像與圖像采集模塊當(dāng)前采集的超聲圖像分別計(jì)算兩個(gè)不同時(shí)間的治療區(qū)的面積和/或體積；判斷所述面積和/或體積的變化是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷治療后的療效很好，否則判斷治療效果不好。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括三維重建模塊，其用于利用錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行三維重建，和/或圖像融合模塊，其用于利用錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行圖像融合。優(yōu)選地，超聲成像機(jī)為造影B超聲機(jī)。通過(guò)以上技術(shù)方案，本發(fā)明可獲得以下技術(shù)效果(1)實(shí)現(xiàn)超聲治療的療效的量化分析；(2)通過(guò)將超聲治療系統(tǒng)狀態(tài)信息和操作者的操作信息與超聲圖像整合到一起進(jìn)行記錄，不僅便于以后的學(xué)習(xí)分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，而且還可利用整合的這些信息實(shí)現(xiàn)三維重建和圖像融合，從而提高治療時(shí)的定位準(zhǔn)確性，提高治療的安全性。以上這些技術(shù)效果均降低了超聲治療的技術(shù)要求和學(xué)習(xí)難度，有利于超聲治療技術(shù)的推廣和應(yīng)用。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的即刻療效評(píng)價(jià)方法的流程圖4是根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程錄制方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程回放方法的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的手動(dòng)勾畫(huà)不同時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓的方法的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的三維重建方法的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的圖像融合方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。在以下將描述的實(shí)施例中，以高 強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明，但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，而是可同樣地應(yīng)用于其它類(lèi)型的超聲治療系統(tǒng)。(第一實(shí)施例)本實(shí)施例的技術(shù)構(gòu)思在于，在治療過(guò)程中自動(dòng)根據(jù)當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域(即，當(dāng)前實(shí)際治療過(guò)的區(qū)域)的面積比值和/或體積比值以及當(dāng)前治療區(qū)與治療前治療區(qū)之間的灰度差值，并根據(jù)所計(jì)算的面積比值和/或體積比值以及灰度差值來(lái)判斷當(dāng)前治療的療效，從而實(shí)現(xiàn)即刻療效的量化分析，為醫(yī)生提供即刻療效判斷的有效依據(jù)。圖I是根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，該高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)包括超聲探頭2、超聲成像機(jī)3、治療頭4、多子系統(tǒng)5、系統(tǒng)控制器6、圖像采集卡7、控制系統(tǒng)8、⑶I (圖形用戶(hù)接口)9和顯示器10，其中，超聲探頭2、超聲成像機(jī)3、治療頭4、多子系統(tǒng)5、系統(tǒng)控制器6、圖像采集卡7、GUI (圖形用戶(hù)接口)9和顯示器10屬于現(xiàn)有的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)，本發(fā)明的改進(jìn)之處在于增加了一個(gè)控制系統(tǒng)8。在現(xiàn)有的高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)中，超聲探頭2安裝在治療頭4的上方，一起作用于病人I，并且超聲探頭2作為超聲成像機(jī)3的一部分與超聲成像機(jī)3直接連接，在超聲成像機(jī)3的控制下獲得病人的超聲圖像。圖像采集卡7通過(guò)VGA、DVI連接線或復(fù)合同軸視頻線與超聲成像機(jī)3連接，實(shí)時(shí)地將采集的超聲圖像發(fā)送到治療工作站(未顯示)。多子系統(tǒng)5至少包括用于對(duì)治療頭4的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制的運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)。由于超聲探頭2安裝在治療頭4的上方，所以通過(guò)控制治療頭4的運(yùn)動(dòng)，即可控制超聲探頭2的運(yùn)動(dòng)，從而獲得病人不同區(qū)域的超聲圖像。此外，根據(jù)應(yīng)用需要，多子系統(tǒng)5還可包括能量控制子系統(tǒng)和水處理子系統(tǒng)等各種子系統(tǒng)。系統(tǒng)控制器6通過(guò)控制總線與多子系統(tǒng)5連接，對(duì)多子系統(tǒng)5中的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行控制，并實(shí)時(shí)地將各個(gè)子系統(tǒng)5的狀態(tài)信息(包括空間位置信息和其它狀態(tài)信息)反饋給治療工作站。根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)8則利用圖像采集卡7采集的超聲圖像和系統(tǒng)控制器6反饋的治療頭4和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息進(jìn)行控制，它可以硬件(例如，單片機(jī))或軟件的形式嵌入高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)或治療工作站中，或者也可外掛于高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)或治療工作站中。圖2是根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)8的結(jié)構(gòu)圖。如圖2中實(shí)線框所示，控制系統(tǒng)8包括圖像采集模塊801和即刻療效評(píng)價(jià)模塊802，其中，圖像采集模塊801用于通過(guò)圖像采集卡7采集超聲圖像；即刻療效評(píng)價(jià)模塊802用于根據(jù)當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域(即，當(dāng)前實(shí)際治療過(guò)的區(qū)域)的面積比值(即，當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比像素的灰度發(fā)生變化的區(qū)域的面積與治療前治療區(qū)的面積的比值)和/或體積比值(即，當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比像素的灰度發(fā)生變化的區(qū)域的體積與治療前治療區(qū)的體積的比值)以及當(dāng)前治療區(qū)與治療前治療區(qū)之間的灰度差值；判斷所計(jì)算的面積比值和/或體積比值以及灰度差值是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷當(dāng)前治療有效，否則判斷當(dāng)前治療無(wú)效。此時(shí)，⑶I 9用于將圖像采集模塊801采集的超聲圖像、通過(guò)系統(tǒng)控制器6獲得的治療頭4和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信 息以及操作者的操作(即，治療頭4的移動(dòng))表達(dá)到顯示器10上，而且，也可通過(guò)⑶I 9獲得操作者的操作信息。這里，由于超聲探頭2固定安裝在治療頭4的上方，并且由于超聲圖像由超聲探頭2生成，所以一般的B超機(jī)的圖像參考點(diǎn)就在超聲探頭2的上表面中心，所以可以以超聲探頭2的坐標(biāo)位置作為超聲圖像的坐標(biāo)位置，因此，可僅提供超聲探頭2的空間坐標(biāo)位置，就可獲得治療頭4的空間坐標(biāo)位置、超聲圖像的坐標(biāo)位置和實(shí)現(xiàn)圖像坐標(biāo)到空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，所以所述狀態(tài)信息可包括超聲探頭2的空間坐標(biāo)位置信息、治療頭4的工作狀態(tài)和所需要的各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息等。圖3是由即刻療效評(píng)價(jià)模塊802執(zhí)行的即刻療效評(píng)價(jià)方法的流程圖。如圖3所示，首先，在步驟S301中，在當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中找出治療區(qū)的輪廓。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可先在顯示器10上分別顯示通過(guò)圖像采集模塊801采集的當(dāng)前超聲圖像和治療前采集的超聲圖像，并由操作者在這兩幅超聲圖像中的任何一副圖像中手動(dòng)勾畫(huà)治療區(qū)輪廓，然后，根據(jù)這兩幅超聲圖像的坐標(biāo)差值自動(dòng)在另一幅圖像中勾畫(huà)出相應(yīng)的治療區(qū)輪廓以用于比較，其中，如上所述，可以以超聲探頭2的坐標(biāo)位置作為超聲圖像的坐標(biāo)位置，因此，兩幅超聲圖像的坐標(biāo)差值就可通過(guò)計(jì)算其各自相應(yīng)的超聲探頭2的坐標(biāo)位置之差而得到。此時(shí)，可以保證，在這兩幅超聲圖像中所勾畫(huà)出的治療區(qū)的輪廓的面積是相同的?；蛘撸衫脠D像分割算法直接在當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中進(jìn)行分割并識(shí)別出治療區(qū)輪廓，例如使用區(qū)域增長(zhǎng)算法或者閾值分割進(jìn)行圖像分割，再利用輪廓跟蹤算法得到治療區(qū)輪廓。這里指出，在超聲圖像中勾畫(huà)或識(shí)別的治療區(qū)并不一定是病變區(qū)，在良性疾病治療時(shí)，治療區(qū)往往小于病變區(qū)，而在惡性疾病治療時(shí)，治療區(qū)可能會(huì)大于病變區(qū)。因此，還可在超聲圖像中勾畫(huà)或識(shí)別出病變區(qū)。由于以下計(jì)算面積比值和/或體積比值時(shí)僅需進(jìn)行灰度變化比較，因此，只需要標(biāo)出治療區(qū)的輪廓即可。接著，在步驟S302中，根據(jù)治療前采集的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓計(jì)算治療前治療區(qū)的面積和/或體積，并根據(jù)當(dāng)前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比像素的灰度發(fā)生變化的區(qū)域(即，當(dāng)前實(shí)際治療過(guò)的區(qū)域)的面積和/或體積。對(duì)比計(jì)算的面積和體積，可以得出實(shí)際的治療范圍，例如，治療前的治療區(qū)的體積為200ml，而實(shí)際治療過(guò)的體積(即，當(dāng)前治療區(qū)中灰度發(fā)生變化的區(qū)域的體積)為180ml，則在體積上，治療范圍=180/200*100%= 90%。然后，根據(jù)所計(jì)算的當(dāng)前實(shí)際治療過(guò)的區(qū)域的面積和/或體積以及治療前治療區(qū)的面積和/或體積來(lái)計(jì)算所述面積比值和/或體積比值。接著，在步驟S303中，對(duì)當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓內(nèi)的所有像素進(jìn)行逐一對(duì)比，計(jì)算每個(gè)像素的灰度值的差值，然后將計(jì)算的差值累加再除以治療區(qū)輪廓內(nèi)的像素個(gè)數(shù)，得到灰度平均差值作為前述用于判斷療效的灰度差值?；蛘撸煞謩e計(jì)算當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓內(nèi)的所有像素的平均灰度值，然后計(jì)算這兩個(gè)平均灰度值的差值作為前述用于判斷療效的灰度差值。最后，在步驟S304中，在顯示器10上顯示在步驟S302和S303中計(jì)算的面積比值和/或體積比值和灰度差值，并顯示根據(jù)這些結(jié)果得到的本次治療的評(píng)價(jià)結(jié)果，以供操作者作為療效判斷和治療成功與否的依據(jù)。具體來(lái)講，假設(shè)治療過(guò)的區(qū)域與治療前治療區(qū)的面積比值為Rarea、體積比值為Rvol、灰度差值為Dgray,根據(jù)醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn),如果局部Dgray>=5以上，就可以判定治療局部有效；如果Rarea >= 40%或者RVol >= 30%，則可判斷本次治療是有一定效果的；如果Rarea >= 90%或者RVo >= 80%，則可判斷本次治療是非常有效的；如果RVol < 30%，則可判定治療無(wú)效，需要繼續(xù)治療或者再次治療。這里，應(yīng)該理解，以上流程僅僅是示例性的，步驟S302和S303可同時(shí)并行執(zhí)行，也可僅執(zhí)行其中的一個(gè)步驟，或者在步驟S302中可僅計(jì)算面積或體積。
以下，將對(duì)根據(jù)超聲圖像計(jì)算治療區(qū)的面積和體積的方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，可通過(guò)例如搜索法統(tǒng)計(jì)超聲圖像中治療區(qū)輪廓內(nèi)的像素個(gè)數(shù)pSum、治療區(qū)輪廓在水平方向和垂直方向上的最多像素個(gè)數(shù)PS I和pS2。接著，按照以下公式(I)計(jì)算治療區(qū)的面積A = pSum*pS*pS (I)其中，A為治療區(qū)的面積，pS為圖像上每一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的空間尺寸大小，這個(gè)被稱(chēng)為像素空間(pixel spacing)。因?yàn)锽超圖像上都有一個(gè)標(biāo)尺，通過(guò)這個(gè)標(biāo)尺，可以計(jì)算出像素空間的值PS，如在IOmm長(zhǎng)度上有40圖像點(diǎn)，則像素空間pS為10/40 = 0. 2。同樣，可計(jì)算出治療區(qū)輪廓的最大高度尺寸和最大寬度尺寸W = pSl*pS(2)H = pS2*pS(3)接著,計(jì)算體積。第一種體積計(jì)算方法是根據(jù)治療區(qū)的最大切面輪廓來(lái)近似計(jì)算。此時(shí)，只需要一個(gè)最大的輪廓即可，然后可以利用球的體積來(lái)近似計(jì)算。具體地講，球的體積為V =4/3*PI*R~3，其中，V為球的體積，PI為圓周率，R為球的半徑，而球的面積為S = PI*R~2，則V = 4/3*S*R。其中R可以取高度H和W的平均值，則最終的體積計(jì)算式如下V = 4/3*A* (ff+H) /2 = 2/3*A* (ff+H) (4)第二種體積計(jì)算方法是根據(jù)治療區(qū)的所有層面(按照預(yù)定厚度T劃分)的輪廓進(jìn)行較為精確的計(jì)算。首先利用公式(I)計(jì)算出各個(gè)層面的治療區(qū)輪廓的面積Ai (i = 1,2,3，…，n)，因?yàn)槊總€(gè)層面都有一定厚度(即，T)，則計(jì)算體積的方法如下V = (A1+A2+.+An)*T (5)或者，可采用復(fù)合辛卜生法計(jì)算，結(jié)果會(huì)更準(zhǔn)確一些，其計(jì)算公式如下
Tniln/2-1V = -(Al + An + 4^ A2j +2^ A2J+X)(6)
-3 j=\ j=\在利用第二種方法計(jì)算體積時(shí)，圖像的層面也可以利用治療計(jì)劃時(shí)以一定間距劃分的多層圖像，以這些圖像作為依據(jù)，計(jì)算出體積。通過(guò)以上體積計(jì)算，可得到實(shí)際治療體積，從而用于確定治療范圍和作為總體治療劑量的參考。這里指出，在利用公式(I)計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域的面積或體積以計(jì)算所述面積比值或體積比值時(shí)，pSum為當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化區(qū)域的像素的個(gè)數(shù)。(第二實(shí)施例)本實(shí)施例在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)之上增加了手術(shù)過(guò)程的錄制與回放功能。在錄制功能中，不僅錄制超聲圖像，而且還將系統(tǒng)狀態(tài)信息(可通過(guò)系統(tǒng)控制器6反饋得到，包括超聲探頭2的空間坐標(biāo)位置、治療頭4的工作狀態(tài)和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息)和操作者的操作信息(如上所述，可通過(guò)⑶I 9獲得)與超聲圖像整合到一起，形成錄像文件進(jìn)行保存。在回放功能中，根據(jù)錄像文件中所包含的圖像信息、狀態(tài)信息和操作信息進(jìn)行還原。通過(guò)這種錄制與回放功能，在回放時(shí)不僅可還原先前記錄的重要過(guò)程的監(jiān)控圖像，而且還可與圖像一起還原當(dāng)時(shí)相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)信息和操作信息，這樣不僅便于對(duì)比分析，而且還可用于以、后醫(yī)生之間的互相學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與提高。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)8還包括過(guò)程錄制模塊803和過(guò)程回放模塊804。以下，將分別對(duì)過(guò)程錄制模塊803和過(guò)程回放模塊804進(jìn)行詳細(xì)描述。(一 )過(guò)程錄制模塊803過(guò)程錄制模塊803用于在整個(gè)或部分治療過(guò)程中以預(yù)定時(shí)間間隔循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直到錄制完成對(duì)圖像采集模塊801當(dāng)前采集的超聲圖像進(jìn)行壓縮，并將壓縮的超聲圖像、通過(guò)系統(tǒng)控制器6獲得的治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及通過(guò)GUI 9獲得的操作者的操作信息組合成一個(gè)信息幀保存到錄像文件中。也就是說(shuō)，過(guò)程錄制模塊803不僅可錄制治療全過(guò)程(即，全程錄像)，而且還可錄制一部分重要過(guò)程(即，部分錄像)。全程錄像時(shí)，醫(yī)生完成病人準(zhǔn)備、啟動(dòng)治療工作站中的治療軟件、進(jìn)入治療計(jì)劃后，即啟動(dòng)過(guò)程錄制模塊803進(jìn)行全程錄像，實(shí)時(shí)采集超聲圖像，并通過(guò)過(guò)程錄制模塊803將壓縮的超聲圖像與包括位置和其它狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)信息及醫(yī)生的操作記錄錄制到錄像文件中。部分錄像時(shí)，醫(yī)生根據(jù)需要，啟動(dòng)過(guò)程錄制模塊803進(jìn)行錄像，也可以在需要時(shí)停止錄像。部分錄像甚至可以根據(jù)某些特征自動(dòng)進(jìn)行。例如，使用超聲多普勒功能和彩超功能以及超聲造影功能時(shí)，顯示的圖像不全是黑白色的灰度圖像，而是部分變成彩色的圖像。在這種情況下，可通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)這些功能的圖像特征，如果圖像特征滿足要求時(shí)，立即開(kāi)始自動(dòng)錄像功能，如果圖像特征不滿足，隨即停止錄像功能。檢測(cè)圖像是否為彩色的方法很簡(jiǎn)單。根據(jù)彩色圖像原理可知，彩色由紅藍(lán)綠即RGB三原色形成，圖像中的任一點(diǎn)有三個(gè)分量RGB，每個(gè)分量的數(shù)值范圍在0到255之間，對(duì)于黑白灰度圖像上任一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其三個(gè)分量是相等的，也就是R = G = B，而對(duì)彩色圖像，三個(gè)分量值就不會(huì)全部相等了，而會(huì)存在一定的差值。因此，可通過(guò)檢測(cè)圖像上的點(diǎn)的三個(gè)分量的差值是否大于一個(gè)特定值，如R-B > 16，就可判定圖像為彩色了。圖4是由過(guò)程錄制模塊803執(zhí)行的過(guò)程錄制方法的流程圖。在錄制過(guò)程中，需要在磁盤(pán)中創(chuàng)建一個(gè)錄像文件，錄像文件的路徑放在當(dāng)前病人的治療文件夾下，治療文件夾可在治療計(jì)劃時(shí)創(chuàng)建，一般以病人姓名和ID來(lái)創(chuàng)建。錄像文件名可以由醫(yī)生指定，也可以利用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間自動(dòng)生成，為了不影響醫(yī)生的其它操作，一般采用后者自動(dòng)生成錄像文件名，如“2010-9-20_10_23:15”。此外，還需要將圖像大小、色彩、圖像的編碼質(zhì)量等初始信息寫(xiě)入錄像文件的文件頭中。如圖4所示，首先，在步驟S401中，進(jìn)行初始化設(shè)置，包括對(duì)圖像的大小、色彩、圖像的編碼質(zhì)量等進(jìn)行設(shè)定。然后，在步驟S402中，打開(kāi)錄像文件，并將設(shè)定的圖像大小、色彩、圖像的編碼質(zhì)量等初始信息作為文件頭寫(xiě)入錄像文件中。
接著，在步驟S403中，利用圖像采集模塊801獲得采集的超聲圖像。因?yàn)榇罅康膱D像會(huì)占用很大的磁盤(pán)空間，一般都需要對(duì)原始圖像進(jìn)行壓縮編碼，生成編碼后的圖像。因此，接著，在步驟S404中，對(duì)獲得的超聲圖像進(jìn)行壓縮編碼。編碼的方法可以采用無(wú)損壓縮，如zip壓縮，也可以采用有損壓縮如按jpeg2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼，甚至也可以采用視頻編碼，如H. 264, mpeg2, mpeg4等編碼。無(wú)損壓縮編碼可以保證圖像質(zhì)量不變，但壓縮率不高。有損壓縮圖像質(zhì)量會(huì)受到影響，但壓縮率高一些。而視頻壓縮的圖像質(zhì)量雖然也會(huì)受到影響，但由于具有前后圖像的相關(guān)性檢測(cè)算法，在同等質(zhì)量下視頻壓縮比圖像的有損壓縮可以獲得更高的壓縮比。在對(duì)實(shí)時(shí)B超圖像進(jìn)行處理時(shí)，建議采用視頻壓縮方式，如基于mpeg4的xvid壓縮，xvid是一個(gè)開(kāi)源的編碼模塊,在保證圖像質(zhì)量的情況下可以達(dá)到很高的壓縮比。接著，在步驟S405中，通過(guò)系統(tǒng)控制器6獲取系統(tǒng)狀態(tài)信息，這些信息包括超聲探頭2的坐標(biāo)位置、治療頭4的工作狀態(tài)，甚至可包含水處理系統(tǒng)等子系統(tǒng)的一些信息。這些信息放在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中，其中的多個(gè)變量分別記錄這些信息。這個(gè)結(jié)構(gòu)被用來(lái)形成一個(gè)信息包。接著，在步驟S406中，通過(guò)GUI 9獲得操作者的操作信息，操作者的各種操作被依次編號(hào)，如治療頭2的水平移動(dòng)操作可以被編為操作1，而移動(dòng)的位置被放在操作碼的后面，治療頭2的垂直移動(dòng)操作可以被編為操作2，依次類(lèi)推，可以對(duì)醫(yī)生的所有操作進(jìn)行編號(hào)，形成操作碼，再附上操作的具體數(shù)據(jù)如移動(dòng)的距離，封裝成一個(gè)操作包。接著，在步驟S407中，將壓縮編碼后的圖像、信息包、操作包組合成一個(gè)信息幀，并在步驟S408中將信息幀寫(xiě)入磁盤(pán)錄像文件中保存。接著，由于錄制是一個(gè)不斷進(jìn)行的過(guò)程，所以在記錄完成之前，錄制不停在采集圖像和信息寫(xiě)入磁盤(pán)錄像文件之間循環(huán)，因此，在步驟S409中判斷錄制是否完成，錄制完成的標(biāo)志可以是醫(yī)生手動(dòng)停止，也可以是整個(gè)治療結(jié)束時(shí)。如果錄制完成，則在步驟S410中關(guān)閉錄像文件，停止循環(huán)錄制過(guò)程，否則跳轉(zhuǎn)到步驟S403。另外，錄像時(shí)，信息幀之間是有時(shí)間間隔的，一般來(lái)說(shuō)，每秒鐘16幀左右即可滿足要求，當(dāng)然如果要求實(shí)時(shí)性高的話，可以達(dá)到24幀每秒以上，幀率提高的基本條件是計(jì)算機(jī)的性能要足夠好，具有多核處理器的計(jì)算機(jī)是必須的。( 二)過(guò)程回放模塊804過(guò)程回放模塊804用于從過(guò)程錄制模塊803錄制的錄像文件中讀出信息幀，并通過(guò)⑶I 9按照從信息幀中分離出的圖像信息、狀態(tài)信息和操作信息在顯示器10上還原超聲圖像、治療頭4和各子系統(tǒng)的狀態(tài)及操作者的操作。圖5是由過(guò)程回放模塊804執(zhí)行的過(guò)程回放方法的流程圖。如圖5所示，首先，在步驟S501中，進(jìn)行初始化設(shè)置，包括⑶I界面的初始化。然后，在步驟S502中，打開(kāi)錄像文件，可以根據(jù)指定的病人，從病人文件夾下自動(dòng)搜索出錄像文件，也可以由操作者指定錄像文件，打開(kāi)錄像文件后，讀出文件頭，得到錄制時(shí)的一些信息，如圖像大小、色彩等。為防止文件是空的情況，在步驟S503中判斷是否已到達(dá)文件最后，如果到達(dá)最后，則在步驟S504中關(guān)閉錄像文件，停止回放。如果不是尾部，則在步驟S505中從打開(kāi)的錄像文件中讀取一個(gè)信息幀。讀出信息幀后，在步驟S506中，從信息幀中分離出圖像信息、狀態(tài)信息和操作信息，再在步驟S507中對(duì)圖像信息進(jìn)行解碼，解碼的算法應(yīng)與編碼時(shí)的算法對(duì)應(yīng)，例如，使用了 xvid進(jìn)行編碼，則解碼時(shí)也應(yīng)該使用xvid進(jìn)行解碼，解碼后的圖像通過(guò)⑶I 9顯示到顯示器10的⑶I窗口上。接著，分別在步驟S508和S509中將狀態(tài)信息和操作信息解析出來(lái)，通過(guò)⑶I 9顯 示到顯示器10的⑶I窗口上。例如在顯示器10上的⑶I界面上的運(yùn)動(dòng)控制窗口中顯示狀態(tài)信息中的超聲探頭2和治療頭4的坐標(biāo)位置，同時(shí)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制窗口上的水平運(yùn)動(dòng)控件和垂直運(yùn)動(dòng)控件來(lái)表現(xiàn)操作信息，例如，操作者水平移動(dòng)了治療頭，則運(yùn)動(dòng)控制窗口上的水平運(yùn)動(dòng)控件應(yīng)該動(dòng)作一下。回放也是一過(guò)程，其結(jié)束是受錄像文件控制的，如果已回放到了文件的最后，則回放就完成了。因此，跳轉(zhuǎn)到步驟S503，判斷是否已到達(dá)錄像文件的最后。回放的幀與幀之間與錄制時(shí)一樣，也是有時(shí)間間隔的，這個(gè)間隔可以與錄制時(shí)相同，也可以根據(jù)操作者的需要加快或減慢回放。(第三實(shí)施例)本實(shí)施例在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了非即刻療效評(píng)價(jià)功能，S卩，利用錄制的錄像文件對(duì)非即刻的療效進(jìn)行對(duì)比分析，以供醫(yī)生進(jìn)行問(wèn)題分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)8還包括非即刻療效評(píng)價(jià)模塊805，其與即刻療效評(píng)價(jià)模塊802的不同之處在于評(píng)價(jià)對(duì)象變?yōu)閮蓚€(gè)不同時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像或者特定時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像與當(dāng)前采集的超聲圖像，具體來(lái)講，根據(jù)兩個(gè)不同時(shí)間的超聲圖像計(jì)算這兩個(gè)不同時(shí)間的治療區(qū)的面積和/或體積；判斷所述面積和/或體積的變化是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷治療后的療效很好，否則判斷治療效果不好。更具體來(lái)講，由最近期的圖像計(jì)算出的治療區(qū)的面積和/或體積與由較早的圖像計(jì)算出的治療區(qū)的面積和/或體積相比較，如果近期的數(shù)據(jù)比此前的數(shù)據(jù)明顯變小(面積減小8%以上或體積減小10%及以上)，則表明治療后的療效很好，如果出現(xiàn)明顯增大的情況(面積增加8%以上或體積增加10%及以上)，則表明治療后的療效很差，可能需要再次治療，如果數(shù)據(jù)變化不明顯，則可能需要繼續(xù)觀察以確定最終療效。圖6是根據(jù)本實(shí)施例的手動(dòng)勾畫(huà)不同時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓的方法的流程圖。如圖6所示，首先，在步驟S601中，操作者選定兩個(gè)錄像文件。然后，在步驟S602中，自動(dòng)讀取其中一個(gè)文件(即，第一個(gè)文件)中的一個(gè)信息幀，或者也可由操作者選擇一個(gè)信息幀，然后從該信息幀中得到圖像信息和狀態(tài)信息，再對(duì)圖像信息進(jìn)行解碼，并從狀態(tài)信息中提取出位置。然后，在步驟S603中，通過(guò)⑶I 9在顯示器10上的⑶I窗口的左側(cè)顯示第一個(gè)文件中的圖像(即，第一個(gè)圖像)和位置。
接著，在步驟S604中，讀取選定的錄像文件中的另一文件(即，第二個(gè)文件)中的信息幀，并進(jìn)行搜索，找到信息幀中的超聲圖像的坐標(biāo)位置(即，超聲探頭2的坐標(biāo)位置)與第一個(gè)圖像的坐標(biāo)位置位于同一平面內(nèi)的幀，然后對(duì)這個(gè)幀的圖像進(jìn)行解碼。接著，在步驟S605中在⑶I窗口的右側(cè)顯示第二個(gè)文件中的圖像(第二個(gè)圖像)和位置。最后，在步驟S606中，操作者通過(guò)鼠標(biāo)操作，在左側(cè)圖像(即，第一個(gè)圖像)或者右側(cè)圖像(即，第二個(gè)圖像)上勾畫(huà)出治療區(qū)輪廓，然后自動(dòng)根據(jù)這兩個(gè)圖像的坐標(biāo)差值，在另一側(cè)的圖像上勾畫(huà)出相應(yīng)的治療區(qū)輪廓以用于比較。在將錄像文件中的超聲圖像與當(dāng)前采集的超聲圖像進(jìn)行對(duì)比的情況下，可首先通過(guò)圖像采集模塊801獲取當(dāng)前圖像及其位置，并在⑶I窗口的左側(cè)或右側(cè)顯示當(dāng)前圖像，然后執(zhí)行步驟S604至步驟S605。在分別在不同時(shí)間的超聲圖像中找到不同時(shí)間的治療區(qū)之后，分別計(jì)算這兩個(gè)不同時(shí)間的治療區(qū)的面積和/或體積，由根據(jù)最近期的圖像計(jì)算出的治療區(qū)的面積和/或體積與根據(jù)較早的圖像計(jì)算出的治療區(qū)的面積和/或體積相比較，如果近期的數(shù)據(jù)比較，如果明顯縮小，則表明療效很好，如果明顯示增大，表明療效很差。因此，本實(shí)施例可用于跟蹤病人的長(zhǎng)期治療效果。例如，在某個(gè)腫瘤病人在治療結(jié)束后半年后回訪檢查時(shí)，可根據(jù)其之前治療時(shí)錄制的錄像文件中的超聲圖像和現(xiàn)在采集的超聲圖像對(duì)比腫瘤的體積，如果治療有效的話，則可以發(fā)現(xiàn)治療半年后，已壞死的腫瘤的體積明顯比治療前小。(第四實(shí)施例)本實(shí)施例在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了三維重建功能，以將錄像文件中記錄的不同位置的超聲圖像組合成一個(gè)三維圖像，從而便于醫(yī)生對(duì)治療區(qū)的空間位置有更加直觀的認(rèn)識(shí)，加快定位過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)8還包括三維重建模塊806，其用于利用過(guò)程錄制模塊803錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行三維重建，通過(guò)重建的三維圖像，可更直觀地看到治療區(qū)(例如，腫瘤)的空間位置。圖7是由三維重建模塊806執(zhí)行的三維重建方法的流程圖。如圖7所示，首先，在步驟S701中，選定一個(gè)錄像文件，然后在步驟S702中，在錄像文件中搜索出同一方向上的圖像層面的位置范圍，如沿Z軸方向搜索垂直于Z軸的所有平面的Z軸的范圍。接著，在步驟S703中，根據(jù)位置范圍創(chuàng)建三維圖像的空間數(shù)組，具體地，根據(jù)圖像大小確定X和Y方向的范圍，結(jié)合Z軸的范圍，確定一個(gè)三維空間范圍，構(gòu)建一個(gè)三維空間數(shù)組，三維數(shù)組的內(nèi)容用于記錄圖像的灰度值，數(shù)組的每一維的單位可以是_，也可以為像素，一般情況下，X和Y方向的單位是像素，Z方向可以是_，可以根據(jù)要求Z方向的單位可以取l_5mm。接著，在步驟S704中，在錄像文件中以指定Z方向的間距搜索出所有滿足條件的幀，根據(jù)幀中的位置，將幀里的圖像解碼出來(lái)，然后將圖像的像素的灰度值寫(xiě)入三維圖像的空間數(shù)組中的對(duì)應(yīng)位置上。接著，在步驟S705中，根據(jù)填充了像素值的三維空間數(shù)組進(jìn)行體重建。三維體素重建可以在三維空間中表達(dá)出組織或器官的內(nèi)部信息。三維空間數(shù)組中的每個(gè)象素點(diǎn)都有一定的灰度級(jí)?？梢岳蔑@示卡的openGL中三維紋理功能(GL_TEXTURE_3D)得到體重建、結(jié)果，也可以采用光線投射算法掃描，利用CPU或GPU的功能，實(shí)現(xiàn)三維體重建。最后，在步驟S706中，在三維交互界面中顯示體重建結(jié)果，同時(shí)附加顯示設(shè)備單元的三維重建，如治療頭、治療床等三維重建結(jié)果，形成一個(gè)三維場(chǎng)景。關(guān)于步驟S705和S706的內(nèi)容，可參見(jiàn)申請(qǐng)?zhí)枮?00510004985.6的中國(guó)專(zhuān)利“超聲治療設(shè)備的控制系統(tǒng)”。(第五實(shí)施例)本實(shí)施例在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了圖像融合功能，以提高治療時(shí)的定位準(zhǔn)確性，提高治療的安全性。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)8還包括圖像融合模塊 807，其用于利用過(guò)程錄制模塊803錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行圖像融合。圖8是由圖像融合模塊807執(zhí)行的圖像融合方法的流程圖。如圖8所示，首先，在步驟S801中，選定一個(gè)錄像文件。接著，在步驟S802中，通過(guò)圖像采集模塊801獲得當(dāng)前采集的超聲圖像，并通過(guò)系統(tǒng)控制器6獲得當(dāng)前的超聲圖像的坐標(biāo)位置信息(也就是超聲探頭2的坐標(biāo)位置)。接著，在步驟S803中，在選定的錄像文件中搜索，查找與當(dāng)前圖像位置處于同一平面的幀，并從該幀中提取圖像和位置。接著，在步驟S804中，利用二維圖像融合技術(shù)進(jìn)行圖像融合。這里所說(shuō)的二維圖像融合主要是通過(guò)基于剛性的幾何變換，如平移變換和旋轉(zhuǎn)變換，將多種不同的圖像，或不同時(shí)間段獲得的同種類(lèi)圖像的位置進(jìn)行配準(zhǔn)，并綜合整理成一幅高質(zhì)量的二維圖像。例如，把治療前獲得并保存的包含空間坐標(biāo)位置信息的超聲圖像與當(dāng)前實(shí)獲取的包含空間坐標(biāo)位置信息的超聲圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，最后把治療前的圖像中的質(zhì)量高部分與實(shí)時(shí)圖像中的質(zhì)量高的部分組合起來(lái)，去掉兩個(gè)圖像中質(zhì)量差的部分，最后整理融合成一幅高質(zhì)量的二維超聲圖像。最后，在步驟S805中，在⑶I窗口上顯示出圖像融合的結(jié)果，用于指導(dǎo)當(dāng)前手術(shù)的進(jìn)行。(第六實(shí)施例)本實(shí)施例與以上實(shí)施例的不同之處在于，采用的是具有造影功能的B超機(jī)，同時(shí)使用了造影劑，以用于輔助造影B超機(jī)的成像。關(guān)于超聲造影技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容可參見(jiàn)由劉吉斌和王金銳主編的《超聲造影顯像》一書(shū)中的相關(guān)部分(科技技術(shù)文獻(xiàn)出版社，ISBN:9787502366254)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于造影成像的特點(diǎn)，使得部分錄像的應(yīng)用中的非即刻療效評(píng)價(jià)和圖像融合及三維重建的效果比使用普通B超圖像有顯著的提升。以上已參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于以上所公開(kāi)的具體實(shí)施例，任何基于本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)方案的變型都應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲治療系統(tǒng)的控制方法，所述超聲治療系統(tǒng)包括用于獲得超聲圖像的超聲探頭、超聲成像機(jī)和圖像采集卡、用于控制治療頭和各種子系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器、顯示器和圖形用戶(hù)接口，所述方法包括 根據(jù)當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域的面積比值和/或體積比值以及當(dāng)前治療區(qū)與治療前治療區(qū)之間的灰度差值； 判斷所述面積比值和/或體積比值以及灰度差值是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷當(dāng)前治療有效，否則判斷當(dāng)前治療無(wú)效。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于， 按照以下步驟根據(jù)超聲圖像計(jì)算治療區(qū)的面積 在顯示器上分別顯示當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像，并由操作者在這 兩幅圖像中的任何一副圖像中手動(dòng)勾畫(huà)治療區(qū)輪廓，然后，根據(jù)這兩幅圖像的坐標(biāo)差值自動(dòng)在另一幅圖像中勾畫(huà)出相應(yīng)的治療區(qū)輪廓，或者，利用圖像分割算法分別識(shí)別出當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓；和按照以下公式(I)計(jì)算治療區(qū)的面積 A = pSum*pS*pS (I) 其中，A為治療區(qū)的面積,pSum為治療區(qū)輪廓內(nèi)的像素個(gè)數(shù)，pS為超聲圖像上每一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的空間尺寸大小， 并且，按照以下公式(2)或(3)計(jì)算治療區(qū)的體積V= (A1+A2+.+An)*T (2)rTn/2 /2-1 V= 1(Al + An + 4j] A2j +2^A2j+l)(3 ) Jy=ii=\ 其中，V為治療區(qū)的體積，Ai為按照公式(I)計(jì)算的治療區(qū)以預(yù)定厚度劃分的各個(gè)層面的面積，其中，i = 1，2，3，. . . n，n為治療區(qū)以預(yù)定厚度劃分的層數(shù)，T為每個(gè)層面的厚度，或者，按照以下公式(4)計(jì)算治療區(qū)的體積V= 4/3*A* (ff+H)/2 = 2/3*A*(ff+H)(4) 其中，V為治療區(qū)的體積，A為按照公式(I)計(jì)算的治療區(qū)的最大切面輪廓的面積，H和W分別為治療區(qū)輪廓的最大高度尺寸和最大寬度尺寸 W = pSl*pS (5) H = pS2*pS (6) 其中，pSl和pS2分別為治療區(qū)輪廓在水平方向和垂直方向上的最多像素個(gè)數(shù)， 并且，將當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像中的治療區(qū)輪廓內(nèi)的所有像素的灰度平均差值作為所述灰度差值， 在利用公式⑴計(jì)算所述面積比值和/或體積比值時(shí)，PSum為當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化區(qū)域的像素的個(gè)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括 在整個(gè)或部分治療過(guò)程中以預(yù)定時(shí)間間隔循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直到錄制完成對(duì)圖像采集卡當(dāng)前采集的超聲圖像進(jìn)行壓縮，并將壓縮的超聲圖像、通過(guò)系統(tǒng)控制器獲得的治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及通過(guò)圖形用戶(hù)接口獲得的操作者的操作信息組合成一個(gè)信息幀保存到錄像文件中；和 從錄制的錄像文件中讀出信息幀，并通過(guò)圖形用戶(hù)接口按照從信息幀中分離出的圖像信息、狀態(tài)信息和操作信息在顯示器上還原超聲圖像、治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)及操作者的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括 根據(jù)兩個(gè)不同時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像或者特定時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像與圖像采集模塊當(dāng)前采集的超聲圖像計(jì)算兩個(gè)不同時(shí)間的治療區(qū)的面積和/或體積；判斷所述面積和/或體積的變化是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷治療后的療效很好，否則判斷治療效果不好。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括 利用錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行三維重建或者圖像融合。
6.一種超聲治療系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述超聲治療系統(tǒng)包括用于獲得超聲圖像的超聲探頭、超聲成像機(jī)和圖像采集卡、用于控制治療頭和各種子系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器、顯示器和圖形用戶(hù)接口，所述控制系統(tǒng)包括 圖像采集模塊，其用于獲取由圖像采集卡采集的超聲圖像；和 即刻療效評(píng)價(jià)模塊，其用于根據(jù)當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域的面積比值和/或體積比值以及當(dāng)前治療區(qū)與治療前治療區(qū)之間的灰度差值；判斷所述面積比值和/或體積比值以及灰度差值是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷當(dāng)前治療有效，否則判斷當(dāng)前治療無(wú)效。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 過(guò)程錄制模塊，其用于在整個(gè)或部分治療過(guò)程中以預(yù)定時(shí)間間隔循環(huán)執(zhí)行以下步驟，直到錄制完成對(duì)圖像采集模塊當(dāng)前采集的超聲圖像進(jìn)行壓縮，并將壓縮的超聲圖像、通過(guò)系統(tǒng)控制器獲得的治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及通過(guò)圖形用戶(hù)接口獲得的操作者的操作信息組合成一個(gè)信息幀保存到錄像文件中；和 過(guò)程回放模塊，其用于從過(guò)程錄制模塊錄制的錄像文件中讀出信息幀，并通過(guò)圖形用戶(hù)接口按照從信息幀中分離出的圖像信息、狀態(tài)信息和操作信息在顯示器上還原超聲圖像、治療頭和各子系統(tǒng)的狀態(tài)及操作者的操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 非即刻療效評(píng)價(jià)模塊，其用于根據(jù)兩個(gè)不同時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像或者特定時(shí)間錄制的錄像文件中的超聲圖像與圖像采集模塊當(dāng)前采集的超聲圖像計(jì)算兩個(gè)不同時(shí)間的治療區(qū)的面積和/或體積；判斷所述面積和/或體積的變化是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷治療后的療效很好，否則判斷治療效果不好。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 三維重建模塊，其用于利用錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行三維重建， 和/或 圖像融合模塊，其用于利用錄制的錄像文件中所包含的圖像信息和狀態(tài)信息進(jìn)行圖像融合。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 9中的任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其特征在于，超聲成像機(jī)為造影B超聲 機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲治療系統(tǒng)的控制方法，包括根據(jù)當(dāng)前采集的超聲圖像和治療前采集的超聲圖像計(jì)算當(dāng)前治療區(qū)中與治療前治療區(qū)相比灰度發(fā)生變化的區(qū)域的面積比值和/或體積比值以及當(dāng)前治療區(qū)與治療前治療區(qū)之間的灰度差值；判斷所述面積比值和/或體積比值以及灰度差值是否大于預(yù)定值，如果是，則判斷當(dāng)前治療有效，否則判斷當(dāng)前治療無(wú)效。此外，還包括將系統(tǒng)狀態(tài)信息和醫(yī)生的操作信息與壓縮的超聲圖像整合到一起以生成錄像文件和根據(jù)錄像文件進(jìn)行回放，同時(shí)進(jìn)行非即刻的長(zhǎng)期療效評(píng)價(jià)。相應(yīng)地，提供一種控制系統(tǒng)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)超聲治療的即刻療效和長(zhǎng)期療效的量化分析，而且在回放時(shí)可將超聲圖像與其相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)信息和操作信息一起還原。
文檔編號(hào)A61B8/08GK102728007SQ201110085349
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
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